Estudio Comparativo de Máquinas de Imán Permanente de Doble Estator con Diferentes Disposiciones de IM y Topologías de Rotor para Propulsión Eléctrica en Aviación
Autores: Zhu, Minchen; Wu, Lijian; Liu, Dongliang; Shen, Yiming; Li, Rongdeng; Wen, Hui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio Comparativo de Máquinas de Imán Permanente de Doble Estator con Diferentes Disposiciones de IM y Topologías de Rotor para Propulsión Eléctrica en Aviación
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Estator dual
Imán permanente
Tolerancia a fallos
Densidad de par
Rendimiento electromagnético
Análisis térmico
Licencia
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Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La máquina de imán permanente de doble estator (DSPM) ha demostrado tener una alta utilización del espacio y una estructura redundante, lo que puede ser beneficioso para mejorar la tolerancia a fallos y el rendimiento de densidad de par. En este artículo, se proponen y comparan tres tipos de máquinas DSPM, donde dos conjuntos de devanados de armadura están enrollados en ambos estatores interno/externo, produciendo más de un componente de par en comparación con las máquinas de imán permanente de estator único. La topología de la máquina y el principio de funcionamiento de las tres máquinas DSPM se analizan primero. A continuación, se comparan y determinan combinaciones viables de números de polos de estator/rotor. Además, basándose en el método de elementos finitos (FE), se comparan las prestaciones electromagnéticas de las tres máquinas DSPM bajo condiciones de circuito abierto y carga nominal después de la optimización, con el objetivo de generar el máximo par a una pérdida de cobre fija. Los análisis de FE indican que la máquina de imán permanente de polo consecuente de doble estator (DSCPPM) genera el máximo par por volumen de imán permanente, junto con una eficiencia relativamente alta, lo que la convierte en una candidata potencialmente prometedora para aplicaciones de baja velocidad y alto par. Además, se lleva a cabo un análisis térmico para confirmar la validez del esquema de diseño. Finalmente, para verificar las predicciones de FE, se fabrica y prueba experimentalmente un prototipo de máquina DSCPPM.
Descripción
La máquina de imán permanente de doble estator (DSPM) ha demostrado tener una alta utilización del espacio y una estructura redundante, lo que puede ser beneficioso para mejorar la tolerancia a fallos y el rendimiento de densidad de par. En este artículo, se proponen y comparan tres tipos de máquinas DSPM, donde dos conjuntos de devanados de armadura están enrollados en ambos estatores interno/externo, produciendo más de un componente de par en comparación con las máquinas de imán permanente de estator único. La topología de la máquina y el principio de funcionamiento de las tres máquinas DSPM se analizan primero. A continuación, se comparan y determinan combinaciones viables de números de polos de estator/rotor. Además, basándose en el método de elementos finitos (FE), se comparan las prestaciones electromagnéticas de las tres máquinas DSPM bajo condiciones de circuito abierto y carga nominal después de la optimización, con el objetivo de generar el máximo par a una pérdida de cobre fija. Los análisis de FE indican que la máquina de imán permanente de polo consecuente de doble estator (DSCPPM) genera el máximo par por volumen de imán permanente, junto con una eficiencia relativamente alta, lo que la convierte en una candidata potencialmente prometedora para aplicaciones de baja velocidad y alto par. Además, se lleva a cabo un análisis térmico para confirmar la validez del esquema de diseño. Finalmente, para verificar las predicciones de FE, se fabrica y prueba experimentalmente un prototipo de máquina DSCPPM.